“传感技术”课程设计改革探索

2010-04-04苑惠娟

电气电子教学学报 2010年4期

苑惠娟,秦勇,周真,王雁

(哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150080)

“传感技术”课程是测控技术专业的专业基础课程,该课程以“物理学”、“电工学”、“电子学”、“数字脉冲电路”、“工程光学基础”、“误差理论”、“精密机械零件”和“工程控制理论”等课程为基础,又是后续专业课程“测试技术原理及应用”、“控制技术与系统”、“智能仪器”、“测控电路”和“无损检测”等的先修课程。在测控技术专业,“传感技术”课程起到一个承上启下的作用。“传感技术”课程设计是在学生学习了“传感技术”理论之后开设的实践性教学课程,其目的是通过对传感器的设计、制作、调试以及应用,进一步增强学生的动手能力以及理论联系实际的能力,培养学生成为社会需要的实用性人才。

1 课程设计现状与改革

多年来,我校“传感技术”课程设计的选题目“应变式测力传感器设计”,要求是设计一个电阻应变式测力传感器,包括弹性元件、壳体的设计,应变片的选择和粘贴,测量转换与放大电路的设计。由于条件限制,只是要求学生书面上进行理论设计、数据计算及结构设计等,缺少实际操作,如应变片的实际粘贴,对所设计传感器的实际标定等。这样做无法充分发挥课程设计培养学生创新能力和实践能力方面的作用。

近年来,各个院校都在积极进行课程设计的改革[1,2],其趋势就是将理论设计与实际动手制作实践联系起来,真正实现全面系统的训练。本文结合我校测控专业特点,配合“传感技术”课程教学的改革[3,4],对“传感技术”课程设计实践教学从设计内容、完成形式和教学方法诸方面进行了改革和实践的探索,收到了良好的效果。

2 课程设计改革方案

“传感技术”课程和“测控电路”课程是两门不同的专业课,然而讲授的内容又是密不可分的。两门理论课程结束后各自有一周的课程设计,过去两门课程设计分别进行,互不联系[5]。我们进行的课程设计教学改革,就是将两门课程设计融合起来,使之成为一个综合性的课程设计,时间为两周。课程设计过程安排如下:

(1)教师结合工程实际应用,拟定综合性的课程设计题目,给出设计任务书;

(2)学生根据任务书要求,设计传感器后,确定传感器结构参数;

(3)学生完成理论设计后,购置并组装调试传感器,确定传感器的标定方案,对传感器进行标定;

(4)学生设计传感器放大调理电路,绘出电路原理图和印刷电路板图,焊接电子元器件,并对电路进行调试、分析、性能测试和故障排除等;

(5)学生对传感器和放大调理电路联调,得到标准电压信号;

(6)学生撰写课程设计报告,进行答辩。

3 综合课程设计内容

传感器的类型不同,其输出信号要求的放大调理电路也不同。为了培养和训练学生综合应用能力和动手能力,我们拟定了三个综合课程设计题目:“电感式测微仪的设计与调试”、“气敏传感器的设计制作与气体测试系统的设计与调试”和“湿敏传感器的设计制作与湿度测试系统的设计与调试”。下面以其中一个题目为例,说明该综合课程设计内容。

(1)题目:电感式测微仪的设计与调试。

(2)任务:电感式传感器及其放大电路的设计、调试与标定。

(3)要求:设计电感传感器;利用给定的元器件安装、调试传感器;设计传感器转换电路与处理电路;完成给定电路板的安装、调试;对电感传感器进行标定。

(4)具体内容:分析电感传感器工作原理,设计三节螺管式电感传感器,确定相应的参数,画出结构图及零件图;采用集成芯片AD698设计传感器转换电路与处理电路,要求输出直流标准信号;画出完整的电路图;分析电路实验中产生的故障;分析零点残余电压误差原因,并采取相应措施减小零残电压;标定所完成的电感测微仪;完成设计报告。

(5)电路参数:传感器输出信号经放大后输出信号电压为0～5V。

(6)时间安排为两周:其中传感器设计1天,调试1～2天,转换电路及放大电路设计1～2天,调试4天,总结撰写报告1天,验收答辩1天。

(7)传感器调理电路设计部分要求采用AD698集成芯片。它与电感传感器配合,精确再现电感传感器的机械位移,并转换成单极性或双极性的直流电压。